2000 yıl boyunca çok az kişi, Aristoteles’in dışsal bir kuvvet nesneleri hareket halinde tutar ve ağır nesneler hafiflerden daha hızlı düşer iddiasına meydan okudu. Ancak 17. yüzyılda İtalyan astronom ve matematikçi Galileo Galilei, bu düşüncelerin test edilmesi gerektiğinde ısrar etti. Nesnelerin nasıl ve neden hareket ettiklerini ve durduklarını test etmek için deneyler tasarladı. Eylemsizlik ilkesini – nesneler devimin değişikliğine direnir ve harekete başlamak, hızlanmak ya da yavaşlamak için bir kuvvete ihtiyaç duyar – ortaya koyan ilk kişiydi. Galileo nesnelerin düşme sürelerini ölçerek bütün nesneler için düşme hızının aynı olduğunu gösterdi ve yavaşlamada sürtünmenin oynadığı rolü fark etti.
– Kütleleri farklı olan nesneler, farklı hızlarda düşüyor gibi görünür.
– Hareket eden bütün nesneler hava direncinden etkilenir.
– Hava direnci olmasa bütün nesneler aynı hızda düşer.
– Düşen bir cisim düzgün hızlanır.
Galileo 1630’lerde elde bulunan donanımla, serbest düşen nesnelerin hızını ya da ivmesini doğrudan ölçemezdi. İki rampadan top yuvarlayarak, topun rampanın dibindeki hızının rampanın dikliğine değil, başlangıçtaki yüksekliğine bağlı olduğunu ve eğim ne kadar dik olursa olsun, bir topun her zaman başladığı yüksekliğe çıkacağı gösterdi.
Galileo diğer deneylerini 5 metre uzunluğunda, sürtünmeyi azaltan pürüzsüz bir malzemeyle kaplı bir rampada gerçekleştirdi. Zamanı ölçmek için, dibinde küçük bir boru bulunan büyük bir su kabı kullandı. Ölçüm yaptığı zaman aralığı süresince suyu topladı ve topladığı suyu tarttı. Topu rampanın farklı noktalarından bırakarak, kat edilen mesafenin geçen zamanın karesine bağlı olduğunu gösterdi.
Galileo’nun vardığı sonuç şuydu: Bütün cisimler boşlukta aynı hızda düşer. Daha büyük bir kütlenin çekim kuvveti daha büyüktür, ama aynı zamanda daha büyük kütlenin hızlanmak için daha büyük bir kuvvete ihtiyacı vardır. İki etki birbirini götürür; bu nedenle başka bir kuvvetin yokluğunda bütün düşen nesneler aynı oranda hızlanır. Gündelik yaşamda farklı şeylerin farklı hızlarda düştüklerini görürüz; çünkü hava direnci etkisi, büyüklüklerine ve şekillerine bağlı olarak nesneleri farklı oranlarda yavaşlatır. Aynı büyüklükte bir plaj topu ile bir bowling topu başlangıçta aynı oranda hızlanır. Bir kez hareket ettikten sonra, üzerilerinde aynı miktarda hava direnci etkili olur; ama bu kuvvetin büyüklüğü plaj topunda daha fazla olacak, bu yüzden plaj topu daha fazla yavaşlayacaktır.
Galileo’nun teorileri dikkatli gözlemlerle ve ölçülebilir deneylerle test etme ısrarı, onun İbnü’l Heysem gibi, modern bilimin kurucularından biri olduğunun işaretidir. Hareket ve kuvvetle ilgili düşünceleri, 50 yıl sonra Newton’ın hareket yasalarının yolunu açtı ve atomlardan galaksilere kadar Evren’deki hareket anlayışımızın temelini oluşturur.
Galileo Pisa’da doğdu, ama daha sonra ailesiyle birlikte Floransa’ya taşındı. 1581’de tıp okumak için Pisa Üniversitesine yazıldı, sonra matematik ve doğa felsefesi okumaya karar verdi. Bilimin birçok alanında araştırma yaptı ve herhalde en çok, Jüpiter’in dört büyük uydusunu (hala Galileo uyduları denilir) keşfetmesiyle ünlüdür. Galileo’nun gözlemleri onu, o sırada Roma Katolik Kilisesinin öğretilerine aykırı olan Güneş-merkezli Güneş Sistemini desteklemesine yol açtı. 1633’te yargılandı, bu ve diğer düşüncelerinden vazgeçmesi emredildi. Ömrünün sonuna kadar devam eden ev hapsine mahkum edildi. Ev hapsindeyken kinematik (hareket bilimi) üzerine çalışmalarını özetleyen bir kitap yazdı.
Önemli Eserleri:
1623 – Ayarcı
1632 – İki Büyük Dünya Sistemi Hakkında Diyalog
1638 – İki Yeni Bilim Üzerine Diyaloglar
MÖ 4. yüzyıl – Aristoteles kuvvet ve hareketle ilgili düşünceler geliştirir, ama bunları deneysel olarak test etmez.
1020 – İranlı bilgin İbn Sina, hareket eden nesnelerin, ancak hava direnci gibi dışsal faktörlerin yavaşlattığı asli “hıza” sahip olduklarını yazar.
1586 – Felemenk mühendis Simon Stevin, ağırlıkları farklı iki kurşun topun aynı hızda düştüklerini göstermek için topları Delft’te bir kilisenin kulesinden aşağıya bırakır.
1687 – Isaac Newton’ın Principia’sı kendi hareket yasalarını formüle eder.
1971 – ABD’Li astronot Dave Scott, sürüklenmeye neden olan atmosfer neredeyse bulunmayan Ay’da bir çekiç ile bir tüyün aynı hızda düştüğünü göstererek Galileo’nun düşen cisimlerle ilgili düşüncelerini kanıtlar.